Proteus VSM (Virtual Simulation Machine) của Labcenter Electronics là phần mềm mô phỏng mạch điện rất được ưa thích hiện nay. So với các phần mềm mô phỏng mạch điện tử khác, Proteus có nhiều ưu điểm nổi trội như: mô phỏng được rất nhiều linh kiện điện tử và các thiết bị hiển thị, kết quả mô phỏng rất trực quan như một mạch điện tử thật. Và một tính năng mà chúng ta, những người học vi điều khiển, quan tâm nhất là khả năng mô phỏng các chip vi điều khiển với chương trình do người dùng nạp. Proteus hỗ trợ rất nhiều các chip vi điều khiển như 8051, AVR, PIC, HC11, ARM7/LPC2000... Nếu bạn đang muốn học AVR mà không có điều kiện hoặc kinh nghiệm để làm các mạch phát triển hoặc bạn muốn kiểm tra chương trình trước khi nạp vào mạch phát triển thì Proteus là lựa chọn không thề bỏ qua.

      Trong các bài hướng dẫn AVR trên website này, phamhoangvuong.com chủ yếu dùng Proteus để mô phỏng minh họa các ví dụ lập trình. Vì thế trong phần này phamhoangvuong.com sẽ hướng dẫn cơ bản cách sử dụng Proteus để vẽ và mô phỏng một mạch điển đơn giản với AVR. phamhoangvuong.com dùng mạch quét LED trong bài "Làm quen AVR" để minh họa.

      Trước hết, bạn hãy download bản demo Proteus từ website Labcenter Electronics . Sau khi cài đặt phần mềm chúng ta sẽ thực hiện tuần tự các bước sau để tạo mạch điện quét LED.

I. Vẽ mạch điện.

      Chạy Proteus: sau đó nhấn vào button “Components” rồi “Pick Devices” để chọn linh kiện.

Hình  1. Giao diện Proteus.

      Chọn linh kiện: trong dialog Pick Divices, ô “Keywords” nhập mega8, bạn sẽ thấy 1 linh kiện có tên “ATMEGA8” bên cửa sổ “Results”, double click vào linh kiện đó để mang nó ra cửa sổ “Object selector”.

Hình  2. Chọn linh kiện.

      Để tìm điện trở, bạn đánh keyword “res”, chọn “Resistors” trong “category” và Double click vào link kiện “RES” trong ô “Results”.

Hình  3. Chọn điện trở.

Thực hiện tương tự để chọn GREEN - LED bằng keyword “green led”.

Hình  4. Chọn Green LED.

      Sau khi chọn 3 loại linh kiện cần thiết bạn hãy nhấn OK và quay về cửa số chính, khi đó bạn thấy trong cửa sổ “Object selector” như sau:

Hình  5. Các link kiện cần cho mô phỏng.

      Thao tác với mouse trong Proteus: khác với 1 số chương trình vẽ mạch điện khác, tháo tác mouse trong Proteus hơi lạ nên có thể gây bối rối cho bạn, hãy theo hướng dẫn sau đây:

• Hiện cửa sổ thuộc tính linh kiện: rất nhiều khi bạn cần thay đổi 1 số thuộc tính của linh kiện (ví dụ giá trị của điện trở), bạn thực hiện điều này trong cửa sổ thuộc tính của linh kiện. Để hiện cửa sổ thuộc tính của 1 linh kiện bạn hãy right – click trước (để chọn linh kiện – linh kiện sẽ đỏ lên) và sau đó left – click sau.

      Theo hướng dẫn trên, bạn hãy click vào ATMEGA8 và đặt linh kiện này lên mạch điện của bạn (đặt lên cửa sổ làm việc lớn) bằng cách left - click lên bất vị trí nào trên cửa sổ mạch điện. Thực hiện tương tự cho 8 LED và 1 điện trở như hình vẽ bên dưới.

Hình  7. Đặt linh kiện lên mạch điện.

      Tiếp theo là đặt “Ground” cho LED, nhấn vào nút công cụ “Inter – sheet Terminal” như hình bên dưới.

Hình  8. Nút công cụ Inter – sheet Terminal.

      Bạn thấy trong cửa sổ “Object devices” có 1 số thiết bị, hãy chú ý dến “POWER” và “GROUND”, đây là nguồn và mass cho mạch điện của bạn. Hãy chọn GROUND và đặt lên mạch điện của bạn.

      Bước tiếp theo, nối dây: không cần công cụ, để nối dây bạn chỉ cần rê mouse đến điểm cần nối của linh kiện, bạn sẽ thấy xuất hiện 1 dấu chéo “x”, lúc đó hãy click   mouse và di chuyển (không cần giữ mouse) đến vị trí tiếp theo và click lần nữa.

Hình  9. Nối dây.

      Theo cách này bạn hãy nối dây cho mạch điện của bạn, mạch điện hoàn chỉnh như sau.

Hình  10. Sau khi nối dây.

      Bây giờ hãy thay đổi giá trị của điện trở, giá trị mặc định là 10k, giá trị này quá lớn, dòng điện sẽ rất nhỏ, khi mô phỏng bạn sẽ không  thấy các LED sáng lên. Bạn hãy thay đổi nó thành 100 (100 Ohm). Trước hết cho hiện cửa sổ thuộc tính của điện trở (right click rồi left click lên điện trở), thay đổi ô resistance của nó.

Hình  11. Thay đổi giá trị của điện trở.

II. Nạp chương trình và mô phỏng.

      Đổ chương trình vào chip Atmega8: hãy hiện cửa sổ thuộc tính của chip Atmega8, trong ô “Program file” hãy click và tìm đến file “avr1.hex” mà bạn đã tạo trong thư mục Project của bài AVR1 sau khi biên dịch. Chú ý thay đổi thông số “Clock frequency” là 1 Mhz.

Hình  12. Đổ chương trình cho chip.

      Hãy lưu mạch điện của bạn và việc cuối cùng là chạy mô phỏng, sử dụng thanh công cụ Play để chạy mô phỏng mạch điện của bạn, kết quả như sau.

Hình  13. Kết quả mô phỏng. 

Nguồn :hocavr.com

 Một trong những ưu điểm lớn nhất của các chip AVR là tính đơn giản khi sử dụng trong đó có việc nạp chương trình cho chip. AVR hỗ trợ khả năng nạp chương trình ngay trong hệ thống - ISP(In-System Programming), có thể nạp trực tiếp chương trình vào chip mà không cần tháo chip ra khỏi mạch ứng dụng.

      Mạch nạp cho AVR rất phong phú nhưng hầu hết đều rất đơn giản. Trong bài này phamhoangvuong.com giới thiệu 2 loại mạch nạp rất phổ biến trong những người sử dụng AVR đó là mạch ISP SKT200/300 (gọi tắt là AVR ISP) và mạch USB AVR910. Mỗi loại có ưu và nhược điểm riêng, tùy theo nhu cầu và khả năng bạn sẽ chọn chế tạo cho mình 1 loại mạch nạp phù hợp. 

I. Mạch nạp STK200/300.

      Mạch nạp loại này sử dụng cho các board STK200/300 của Atmel nên thường được gọi là STK200/300. Mạch này giao tiếp với máy tính qua cổng LPT (cổng song song). Có 2 phiên bản phổ biến của mạch STK200/300 đó là phiên bản thu gọn và phiên bản sử dụng IC đệm 74xx244.

      Sơ đồ mạch nạp thu gọn được trình bày trong hình 1. Đây là loại mạch đơn giản nhất trong tất cả các loại mạch nạp cho AVR, mạch chỉ bao gồm 4 điện trở. Nhược điểm của mạch này là không an toàn, có thể gây hại cho cổng LPT (thật ra phamhoangvuong.com chưa mắc phải vấn đề này khi sử dụng mạch STK200/300 thu gọn). Mặt khác mạch này không đảm bảo nạp được cho tất cả các chip AVR. Tuy nhiên, nếu bạn không có nhiều kinh nghiệm làm các mạch điện tử thì có thể chế tạo mạch này để test chương trình AVR mà bạn đã học.

Hình 1. Sơ đồ mạch nạp STK200/300 thu gọn.

      Một loại mạch STK200/300 khác được sử dụng rất phổ biến là loại mạch có dùng IC đệm 74HC244 (hoặc 74LS244), so với mạch thu gọn, mạch này có phức tạp hơn đôi chút (xem hình 2) nhưng bù lại nó là mạch nạp rất ổn định và an toàn. Mạch này được hỗ trợ bởi rất nhiều chương trình nạp và sử dụng được cho hầu hết các loại chip AVR.

Hình 2. Sơ đồ mạch nạp STK200/300 đầy đủ.

      Như quan sát trong hình 1 và 2, việc nạp ISP cho AVR thường được thực hiện thông qua 6 đường nạp cơ bản, đó là GND, VCC, RESET, SCK, MISO và MOSI. Khi chế tạo mạch nạp, bạn phải chú ý thứ tự của các đường nạp này sao cho phù hợp với thứ tự mà bạn đã bố trí cho mạch ứng dụng. Một điều đặc biệt là ở các chip ATmega16, ATmega32, ATmega8535, AT90S8535...6 đường dành cho việc nạp ISP nằm cạnh nhau và theo thứ tự GND, VCC, RESET, SCK, MISO, MOSI. Vì thế phamhoangvuong.com khuyên bạn nên bố trí theo thứ tự này để tiện trong việc kết nối với mạch ứng dụng (nhất là khi bạn sử dụng các loại chip trên và làm mạch test bằng bread board)..Các mạch nạp STK200/300 được mô tả trong hình 3.

Hình 3. Mạch nạp STK200/300. 

II. Chương trình nạp PonyProg.

      Chương trình nạp là một tiện ít giúp đổ file hex sau khi biên dịch vào chip thông qua các mạch nạp. Hầu hết các bộ công cụ lập trình cho AVR đều tích hợp sẵn một chương trình nạp chip. avrdude là chương trình nạp miễn phí hỗ trợ rất nhiều loại mạch, được tích hợp với WinAVR. Tuy nhiên, đây là chương trình nạp console (không có giao diện) nên sử dụng tương đối khó khăn nhất là khi cần nạp các bit Fuse hay Lock. Các phần mêm lập trình cho chip như CodevisionAVR, ICCAVR, Bascom,...đều có chương trình nạp riêng rất đa năng và dễ sử dụng. Nhưng do đây là các công cụ thương mại nên bạn cần mua nếu muốn sử dụng. AVR Studio, tất nhiên, có chương trình nạp chip AVR Prog nhưng chương trình này lại không hỗ trợ mạch nạp mà STK200/300 mà phamhoangvuong.com giới thiệu bên trên. Cuối cùng là PonyProg, PonyProg không phải là hoàn hảo nhất nhưng là lựa chọn tối ưu nhất để nạp bằng mạch STK200/300. Đây là chương trình nạp hoàn toàn miễn phí, hỗ trợ nhiều loại mạch và nhiều dòng vi điều khiển (như AVR, PIC...), giao diện lại khá dễ sử dụng. Trong phần này phamhoangvuong.com dùng PonyProg để minh họa cho cách nạp chương trình vào AVR thông qua mạch nạp STK200/300.

      Download và cài đặt PonyProg: bạn có thể download miễn phí PonyProg tại website chính thức của Lancos . Cài đặt và tiến hành setup phần mềm.

      Setup: Trước khi sử dụng PonyProg để nạp AVR bạn cần Setup một số thông số cho phần mềm như loại chip, loại mạch nạp...Chạy PonyProg, chọn menu Device và chọn loại chip mà bạn cần nạp (ví dụ "AVR micro/ ATmega32"). Tiếp đến xác nhận loại mạch nạp và giao diện cổng bằng cách vào menu "Setup/Interface Setup"...Với mạch nạp STK200/300, hãy set các thông số trong dialog "I/O Port setup" như trong hình 4 và nhấn OK để xác nhận Setup.

Hình 4. Setup port cho ponyProg.

      Ghi fuse bits và Lock bits: Ponyprog cho phép người dùng ghi và đọc các bit cấu hình của chip như fuse bits và lock bits, để thực hiện, chọn menu "Command/Security and Configuration bits" hay đơn giản là nhấn tổ hợp phím Ctrl+S. Dialog mới xuất hiện cho phép bạn cài đăt các bit cấu hình cho chip (chọn các bit mong muốn và nhấn button write - xem thêm bài fuse bits để hiểu rõ hơn chức năng các bit này).

      Download chương trình vào chip: Hãy mở file chương trình cần nạp vào chip bằng cách vào menu "File/Open Program (FLASH) file" hoặc nhấn nút công cụ "P" trên thanh công cụ. Nội dung file FLASH sẽ được hiển thị trong 1 cửa sổ con. Để nạp chương trình cho chip, hãy vào menu "Command/Write Program(FLASH)" hoặc nhấn nút công cụ "Write Program Memory(FLASH)" trên thanh công cụ.

     Ngoài ra, PonyProg còn có rất nhiều chức năng khác như đọc nội dung chip, xóa chip, kiểm tra...với các chức năng này bạn hãy tự khám phá và sử dụng. 

III. Mạch nạp USB AVR910.

        Khuyến cáo: theo phản hồi của một số bạn đọc trên hocavr.com, mạch USB AVR910 dễ mắc lỗi set sai fuse bit và dẫn đến một số khó khăn nhất định để reset lại fuse. Vì vậy nếu là người chưa có nhiều kinh nghiệm xử lí sự cố với AVR, bạn được khuyên nên làm mạch USBasp thay cho  mạch AVR910.

       Tuy mạch nạp STK200/300 đơn giản, dễ chế tạo nhưng có một hạn chế là mạch này sử dụng cổng LPT làm cổng giao tiếp. Trên một số máy tính gần đây cổng LPT đã bị loại bỏ, thay vào đó các cổng USB đã trở thành cổng giao tiếp không thể thiếu của máy tinh. Một mạch nạp sử dụng cổng USB sẽ tiện lợi hơn rất nhiều so với cổng LPT hay COM. Có một số dự án nghiên cứu chế tạo mạch nạp USB cho AVR, trong số đó có lẽ phổ biến nhất là mạch nạp AVR910 USB của Prottoss. Gọi là mạch AVR910 vì nguyên lý nạp chương trình của mạch này áp dụng hướng dẫn trong application note 910 của Atmel về In-System Programming. Mạch AVR910 USB được điều khiển bởi một chip Master Atmega8, chip này chứa một firmware bên trong, firmware thực hiện 2 chức năng: thứ nhất là một cầu chuyển USB-UART dựa trên thư viện của Objective Development và thứ hai là điều khiển quá trình nạp theo "chuẩn" AVR910.

      Mạch nạp ARV910 USB không quá phức tạp cho bạn tự chế tạo, hãy download các công cụ cần thiết từ website của Prottoss (đã dịch bằng google translate)  và thực hiện theo các chỉ dẫn bên dưới.

      Giải nén file rar vừa download về bạn sẽ thấy có 3 files bên trong. File thứ nhất là sơ đồ mạch điện (file pdf), file thứ hai là driver cho máy tính (file inf) và file thứ 3 là firmware cho chip master ATmega8 (file hex - xem hình bên dưới).

      Chế tạo mạch: tham khảo sơ đồ mạch điện và chế tạo một mạch điện theo mạch nguyên lý trong file pdf hoặc trong hình 5 bên dưới.

Hình 5. Sơ đồ mạch nạp AVR910 USB của Prottoss.

      Khi chế tạo mạch điện trên, bạn lưu ý một số điểm như sau: hãy bỏ qua các Jumper J1, J2 và J3, nối trực tiếp chân 16 của ATmega8 với điện trở R13. Nếu bạn không biết cách xác định thứ tự chân của cổng USB thì hãy dùng một đổng hồ đo điện áp, chân 1 sẽ có điện áp dương (khoảng 5V) và chân 4 là chân GND).

      Nạp firmware cho chip mega8: trước khi gắn chip mega8 vào mạch điện hình 5, bạn phải nạp firmware (file USB.910.Programmer.hex) vào chip này bằng một mạch nạp bất kỳ mà bạn có (ví dụ mạch STK200/300). Chú ý bạn cần set fuse bit cho chip này sao cho nguồn thạch anh ngoài 12MHz đươc sử dụng (hãy đặt 2 bit BOOTZS0 và BOOTSZ1 bằng 0 (checked), các bit còn lại bằng 1 (bỏ trống) - tham khảo bài Fuse bits).

      Cài driver cho windows: sau khi chế tạo mạch và nạp firmware cho chip master, bạn kết nối mạch nạp với cổng USB của máy tính. Một cách tự động, Windows sẽ nhận diện một phần cứng mới được kết nối và yêu cầu cài đặt driver cho thiết bị. Hãy browse đến thư mục chứa file driver inf mà bạn đã giải nén. Quá trình cài driver sẽ bắt đầu, nếu trong quá trình cài đặt Windows thông báo lỗi bạn hãy nhấn "Continue anyway..." để tiếp tục cài đặt đến khi hoàn tất. Sau khi cài đặt driver một cổng COM ảo sẽ xuất hiện trong Hardware list của bạn, hãy mở tiện ích Device manager của Windows để kiểm tra, hãy ghi lại chỉ số cổng COM ảo (COM1, COM2, COM3...) để khai báo trong các chương trình nạp.

      Sử dụng AVR910 USB: mạch nạp AVR910 USB được hỗ trợ bởi phần mềm nạp của CodevisionAVR và AVR Prog của AVRStudio. Kết nối mạch với máy tính, chạy AVRStudio và chương trình nạp AVR Prog (vào menu Tools/AVR Prog). Trong mục Hex file hãy browse đến file hex cần nạp cho chip, mục Device chọn loại chip AVR và sau đó nhấn button Write trong mục Flash để nạp vào file hex vào chip. Nếu muốn xác lập fuse bits hay lock bits, hãy nhấn button Advance.

Hình 6. Nạp chip bằng mạch nạp AVR910 USB và AVR Prog.

IV. Mạch nạp USBasp.

      So với mạch nạp AVR910, mạch nạp USBasp của Thomas Fischl được người viết đánh giá cao hơn về tính ổn định và tính tiện lợi (chương trình nạp phong phú). Mạch điện nguyên lý cũng tương đối đơn giản, sử dụng chip Atmega8 hoặc Atmega48.

      Trước hết hãy download các công cụ cần thiết từ website của Flischl  và thực hiện theo các chỉ dẫn bên dưới.

      Giải nén file gz (hoặc file rar) vừa download về bạn sẽ thấy có 3 thư mục và 2 files bên trong. Thư mục thứ nhất tên bin, bên trong thư mục này có chứa 2 thư mục con là firmware chứa file hex cho chip master và win-driver chứa driver cho máy tính. Thư mục thứ hai tên circuit chứa sơ đồ mạch nguyên lý của mạch nạp USBasp (cả file pdf và file sch cho phần mềm Eagle). Thư mục thứ ba tên firmware chứa mã nguồn của firmware cho chip Master. Nếu bạn chỉ muốn làm mạch nạp thì bỏ qua thư mục thứ ba này.

      Chế tạo mạch: tham khảo sơ đồ mạch điện và chế tạo một mạch điện theo mạch nguyên lý trong file pdf hoặc trong hình 5 bên dưới.

Hình 7. Sơ đồ mạch nạp USBasp của Flisch.

      Khi chế tạo mạch điện trên, bạn lưu ý một số điểm như sau: hãy bỏ qua Jumper JP2, nối trực tiếp JP1 lại (dùng mạch nạp cấp nguồn luôn cho chip).  Bạn có thể dùng 1 trong 2 loại chip là Atmega8 hoặc Atmega48, chú ý dùng loại chip cho phép tần số clock lên đến 16MHz (các chip có mã 16 ở phía sau, ví dụ Atmega8-16PU).

      Nạp firmware cho chip Master (Atmega8 hoặc Atmega48): trước khi gắn chip mega8 vào mạch điện hình 7 bạn phải nạp firmware (file hex trong thư mục bin\firmware) vào chip này bằng một mạch nạp bất kỳ mà bạn có (ví dụ mạch STK200/300). Chú ý bạn cần set fuse bit cho chip này sao cho nguồn thạch anh ngoài 12MHz đươc sử dụng (hãy đặt 2 bit BOOTZS0 và BOOTSZ1 bằng 0 (checked), các bit còn lại bằng 1 (bỏ trống) - tham khảo bài Fuse bits).

      Cài driver cho windows: sau khi chế tạo mạch và nạp firmware cho chip master, bạn kết nối mạch nạp với cổng USB của máy tính. Một cách tự động, Windows sẽ nhận diện một phần cứng mới được kết nối và yêu cầu cài đặt driver cho thiết bị. Hãy browse đến thư mục "bin\win-driver\libusb_0.1.12.1". Quá trình cài driver sẽ bắt đầu, nếu trong quá trình cài đặt Windows thông báo lỗi bạn hãy nhấn "Continue anyway..." để tiếp tục cài đặt đến khi hoàn tất. Sau khi cài đặt driver trong Device list sẽ xuất hiện một thiết bị gọi là USBasp. Hãy vào Device manager (Nhấn tổ hợp phím Wins+Break, chọn tab Hardware và nhấn Device manager) bạn sẽ thấy thiết bị này như hình bên dưới.

      Sử dụng mạch nạp USBasp: bạn có thể dùng mạch nạp USBasp với phần mềm nạp avrdude tích hợp sẵn trong Winavr, hoặc Bascomavr, hoặc eXtreme Burner, hoặc Khazama AVR Programmer. Theo gợi ý của người viết, bạn nên dùng phần Khazama cho mạch USBasp vì phần mềm này có giao diện thân thiện, việc set fuse bit cũng dễ dàng như các phần mềm Ponyprog hay CodevisionAVR programmer. 

Hình 8. Phần mềm Khazama cho mạch nạp USBasp

Phạm Minh Nhật       - 01649679474 

Phạm Minh Nhật       - 01649679474 

Khi nhấn nút "Tải Về Máy", bạn sẽ vào trang quảng cáo, vui lòng chờ 5 giây. Nút hiện ra ở góc phải phía trên, nhấn vào để đến trang download
keygen

Khi nhấn nút "Tải Về Máy", bạn sẽ vào trang quảng cáo, vui lòng chờ 5 giây. Nút hiện ra ở góc phải phía trên, nhấn vào để đến trang download

Phạm Minh Nhật       - 01649679474

TẢI XUỐNG